DE102021204455A1 - Overcurrent protection circuit, management system and vehicle electrical system for a motor vehicle - Google Patents

Overcurrent protection circuit, management system and vehicle electrical system for a motor vehicle Download PDF

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DE102021204455A1 DE102021204455.7A DE102021204455A DE102021204455A1 DE 102021204455 A1 DE102021204455 A1 DE 102021204455A1 DE 102021204455 A DE102021204455 A DE 102021204455A DE 102021204455 A1 DE102021204455 A1 DE 102021204455A1
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Hoang Minh Duc Le
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überstromschutzschaltung (100) eines Bordnetzes (200), umfassend einen Hauptschalter (20) zur elektrischen Verbindung einer Gleichspannungsquelle (10) mit einer Leistungsstufe (40) mit mindestens einem elektrischen Verbraucher (402), eine Hauptschaltersteuerungsschaltung (22) zum Schließen und Öffnen des Hauptschalters (20), eine Leistungsstufensteuerungsschaltung (42) zur Überwachung und Steuerung der Leistungsstufe (40), ein Messmittel (24) zum Erfassen eines Stroms der Leistungsstufe (40) und eine Weckschaltung (26) zum Erzeugen eines Schaltsignals (263). Die Hauptschaltersteuerungsschaltung (22) ist dazu eingerichtet, den Hauptschalter (20) auf ein Offen-Signal (38) hin zu öffnen, wenn der von dem Messmittel (24) erfasste Strom der Leistungsstufe (40) einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wobei die Leistungsstufensteuerungsschaltung (42) dazu eingerichtet ist, die Leistungsstufe (40) zu sperren, wenn der Strom der Leistungsstufe (40) den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und wobei die Weckschaltung (26) dazu eingerichtet ist, ein Zurücksetzungssignal (264) zur Zurücksetzung des Hauptschalters (20) und der Leistungsstufensteuerungsschaltung (42) zu erzeugen, und nach der Zurücksetzung auf ein Wecksignal (262) hin ein Schaltsignal (263) zu erzeugen, um den Hauptschalter (20) wieder zu schließen.The invention relates to an overcurrent protection circuit (100) for an on-board network (200), comprising a main switch (20) for electrically connecting a DC voltage source (10) to a power stage (40) with at least one electrical consumer (402), a main switch control circuit (22) for closing and opening the main switch (20), a power stage control circuit (42) for monitoring and controlling the power stage (40), a measuring means (24) for detecting a current of the power stage (40) and a wake-up circuit (26) for generating a switching signal (263) . The main switch control circuit (22) is set up to open the main switch (20) in response to an open signal (38) when the current of the power stage (40) detected by the measuring means (24) exceeds a predetermined threshold value, the power stage control circuit ( 42) is set up to disable the power stage (40) if the current of the power stage (40) exceeds the predetermined threshold value, and wherein the wake-up circuit (26) is set up to send a reset signal (264) to reset the main switch (20) and the power stage control circuit (42), and after the reset, to generate a switching signal (263) in response to a wake-up signal (262) to close the main switch (20) again.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überstromschutzschaltung eines Bordnetzes, umfassend einen Hauptschalter zur elektrischen Verbindung einer Gleichspannungsquelle mit einer Leistungsstufe mit mindestens einem elektrischen Verbraucher, eine Hauptschaltersteuerungsschaltung zum Schließen und Öffnen des Hauptschalters, eine Leistungsstufensteuerungsschaltung zur Überwachung und Steuerung der Leistungsstufe, ein Messmittel zum Erfassen eines Stroms der Leistungsstufe und eine Weckschaltung zum Erzeugen eines Schaltsignals.
Die Erfindung betrifft ferner ein Managementsystem zur Steuerung und Überwachung einer Gleichspannungsquelle, umfassend eine erfindungsgemäße Überstromschutzschaltung.
Die Erfindung betrifft auch ein Bordnetz, das eine erfindungsgemäße Überstromschutzschaltung und/oder ein erfindungsgemäßes Managementsystem.The invention relates to an overcurrent protection circuit for an on-board network, comprising a main switch for electrically connecting a DC voltage source to a power stage with at least one electrical consumer, a main switch control circuit for closing and opening the main switch, a power stage control circuit for monitoring and controlling the power stage, a measuring device for detecting a current of the Power stage and a wake-up circuit for generating a switching signal.
The invention also relates to a management system for controlling and monitoring a DC voltage source, comprising an overcurrent protection circuit according to the invention.
The invention also relates to an on-board electrical system that has an overcurrent protection circuit according to the invention and/or a management system according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft vermehrt elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge zum Einsatz kommen werden. In solchen elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, wie z. B. Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen, werden aufladbare Batterien eingesetzt, vorwiegend um elektrische Antriebseinrichtungen mit elektrischer Energie zu versorgen.It is becoming apparent that more and more electrically powered motor vehicles will be used in the future. In such electrically powered motor vehicles such. As hybrid vehicles and electric vehicles, rechargeable batteries are used, mainly to provide electrical drive devices with electrical energy.

Es ist sicherheitsrelevant, die Batterie bei Kurzschluss und/oder Überstrom vom Bordnetz des Fahrzeugs zu trennen. Die derzeitige Lösung ist aufwendig und mit einem höheren Abschaltschwellenwert. Aufgrund des hohen Abschaltschwellenwerts könnten die Bauteile eines Batteriesystems, wie beispielsweise Leiterplatten, geschädigt werden, wenn ein Überstrom und/oder ein Kurzschluss unter der Abschaltschwellenwert stattfänden.It is safety-relevant to disconnect the battery from the vehicle's electrical system in the event of a short circuit and/or overcurrent. The current solution is complex and has a higher switch-off threshold. Due to the high shutdown threshold, the components of a battery system, such as printed circuit boards, could be damaged if an overcurrent and/or a short circuit occurred below the shutdown threshold.

Das Dokument US 2008/0151454 A1 beschreibt einen elektronischen Batterieschutzschalter, der eine sichere und reversible Trennung des Kraftfahrzeugbordnetzes von der Batterie ermöglicht. Zu diesem Zweck wird ein elektronischer Halbleiterschalter verwendet, der eine unbegrenzte Anzahl von Schaltzyklen ermöglicht. Der Halbleiterschalter trennt die elektrische Verbindung des Kraftfahrzeugbordnetzes und der Batterie bei Vorliegen eines Crash-Signals, eines Überstrom-Signals oder dem Ausschalten der Zündung.The document U.S. 2008/0151454 A1 describes an electronic battery circuit breaker that enables a safe and reversible disconnection of the vehicle electrical system from the battery. An electronic semiconductor switch is used for this purpose, which allows an unlimited number of switching cycles. The semiconductor switch separates the electrical connection between the vehicle electrical system and the battery when there is a crash signal, an overcurrent signal or the ignition is switched off.

Das Dokument US 2016/0380451 A1 beschreibt eine Überstromschutzschaltung und ein Verfahren zur Batterieentladung. Die Überstromschutzschaltung umfasst einen Entladeschalter; ein Entladesteuermodul, das zum Erfassen des Entladestroms von Batterien in Echtzeit und zum Beurteilen, ob ein Überstrom erzeugt wird, durch Vergleichen des erfassten Entladestroms mit einem voreingestellten Schwellenwert verwendet wird.The document US 2016/0380451 A1 describes an overcurrent protection circuit and method for battery discharge. The overcurrent protection circuit includes a discharge switch; a discharge control module used for detecting the discharge current of batteries in real time and judging whether an overcurrent is generated by comparing the detected discharge current with a preset threshold.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Es wird eine Überstromschutzschaltung eines Bordnetzes vorgeschlagen. Die Überstromschutzschaltung umfasst dabei einen Hauptschalter zur elektrischen Verbindung einer Gleichspannungsquelle mit einer Leistungsstufe mit mindestens einem elektrischen Verbraucher, eine Hauptschaltersteuerungsschaltung zum Schließen und Öffnen des Hauptschalters, eine Leistungsstufensteuerungsschaltung zur Überwachung und Steuerung der Leistungsstufe, ein Messmittel zum Erfassen eines Stroms der Leistungsstufe und eine Weckschaltung zum Erzeugen eines Schalsignals. Die Leistungsstufe kann ferner einen Spannungswandler und eine Logiksteuerungsschaltung aufweisen, deren Strom auch überwachtet werden. Die Leistungsstufensteuerungsschaltung dient dabei als ein weiteres Messmittel zur Überwachung des Stroms der Leistungsstufe.An overcurrent protection circuit for a vehicle electrical system is proposed. The overcurrent protection circuit includes a main switch for electrically connecting a DC voltage source to a power stage with at least one electrical consumer, a main switch control circuit for closing and opening the main switch, a power stage control circuit for monitoring and controlling the power stage, a measuring device for detecting a current of the power stage and a wake-up circuit for Generation of a sound signal. The power stage may also include a voltage converter and logic control circuitry, the current of which is also monitored. The power stage control circuit serves as a further measuring means for monitoring the current of the power stage.

Die Gleichspannungsquelle kann dabei als Batterie ausgebildet sein, die ein oder mehrere parallel und/oder seriell miteinander geschaltete Batteriemodule aufweist. Bevorzugt umfasst die Batteriemodule dabei jeweils eine oder mehrere parallel und/oder seriell miteinander geschaltete Batteriezellen. Bevorzugt sind die Batteriezellen als Lithium-Ionen-Zellen ausgebildet.The DC voltage source can be designed as a battery, which has one or more battery modules connected in parallel and/or in series with one another. The battery modules preferably include one or more battery cells connected in parallel and/or in series with one another. The battery cells are preferably designed as lithium-ion cells.

Alternativ kann die Gleichspannungsquelle auch als Kondensator, wie beispielsweise Superkondensator oder Hybridkondensator, oder als Brennstoffzelle ausgebildet sein.Alternatively, the DC voltage source can also be designed as a capacitor, such as a supercapacitor or hybrid capacitor, or as a fuel cell.

Mittels des Hauptschalters kann die Gleichspannungsquelle elektrisch mit der Leistungsstufe verbunden, sowie von der Leistungsstufe getrennt werden. Der Hauptschalter kann dabei als Halbleiterschalter, wie beispielsweise FET, insbesondere MOSFET, oder IGBT, oder mechanisches Relais ausgebildet sein. Um einen hohen Strom abzuschalten, kann der Haupteschalter mehrere parallel miteinander geschaltete Halbleiterschalter umfassen.The DC voltage source can be electrically connected to the power stage and also separated from the power stage by means of the main switch. The main switch can be designed as a semiconductor switch, such as an FET, in particular a MOSFET, or IGBT, or a mechanical relay. In order to turn off a high current, the main switch can comprise a plurality of semiconductor switches connected in parallel with one another.

Erfindungsgemäß ist die Hauptschaltersteuerungsschaltung dazu eingerichtet, den Hauptschalter auf ein Offen-Signal hin zu öffnen, wenn der von dem Messmittel erfasste Strom der Leistungsstufe einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Dabei ist die Leistungsstufensteuerungsschaltung dazu eingerichtet, die Leistungsstufe zu sperren, wenn der Strom der Leistungsstufe den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Die Weckschaltung ist dabei dazu eingerichtet, ein Zurücksetzungssignal zur Zurücksetzung des Hauptschalters und der Leistungssteuerungsschaltung zu erzeugen. Nach der Zurücksetzung bleibt der Hauptschalter offen. Die Weckschaltung ist ferner eingerichtet, nach der Zurücksetzung auf ein Wecksignal hin ein Schaltsignal zu erzeugen, um den Hauptschalter wieder zu schließen.According to the invention, the main switch control circuit is set up to open the main switch in response to an open signal when the current of the power stage detected by the measuring means exceeds a predetermined threshold value. In this case, the power stage control circuit is set up to disable the power stage if the current of the power stage exceeds the predefined threshold value. The wake-up circuit is set up to send a reset signal to reset the main switch and the power control circuit to generate. After the reset, the main switch remains open. The wake-up circuit is also set up, after the reset, to generate a switching signal in response to a wake-up signal in order to close the main switch again.

Dabei wird ein Sicherzustand des Bordnetzes in Fehlerfällen gewährleistet. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei einem Überstrom der Leistungsstufe der Hauptschalter geöffnet wird und die Leistungsstufe auch gesperrt wird. Die Leistungsstufensteuerungsschaltung kann dabei ein Überstromsignal erzeugt und an ein Auffangregister (engl.: Latch) sendet, um die Leistungsstufe zu sperren.A safe state of the vehicle electrical system is guaranteed in the event of a fault. This can be done, for example, by opening the main switch and blocking the power stage in the event of an overcurrent in the power stage. The power stage control circuit can generate an overcurrent signal and send it to a latch to disable the power stage.

Der Hauptschalter und die Leistungsstufensteuerungsschaltung bleiben dabei deaktiviert, bis ein Zurücksetzungssignal zur Zurücksetzung des Hauptschalters und der Leistungsstufensteuerungsschaltung durch die Weckschaltung erzeugt wird. Das Zurücksetzungssignal kann beispielsweise auf ein Öffnen bzw. Ausschalten eines Zündschalters des Bordnetzes bzw. des Fahrzeugs hin erzeugt werden. Durch das Schließen bzw. Einschalten des Zündschalters nach der Zurücksetzung wird der Hauptschalter geschlossen und die Leistungsstufensteuerungsschaltung in einen normalen Betriebszustand versetzt. Das Schließen bzw. Einschalten des Zündschalters kann ein Wecksignal erzeugen und an die Weckschaltung senden, um die Weckschaltung zu veranlassen, ein Schaltsignal zu erzeugen und an die Hauptschaltersteuerungsschaltung zu senden, welche dann den Hauptschalter schließt. Wenn der Strom der Leistungsstufe nach dem Schließen des Hauptschalters den vorgegebenen Schwellenwert immer noch überschreitet, wird der Hauptschalter wieder geöffnet und die Leistungsstufe wird wieder gesperrt.The main switch and the power level control circuit remain deactivated until a reset signal for resetting the main switch and the power level control circuit is generated by the wake-up circuit. The reset signal can be generated, for example, when an ignition switch of the vehicle electrical system or of the vehicle is opened or switched off. Closing or turning on the ignition switch after the reset closes the main switch and places the power stage control circuit in a normal operating state. Closing the ignition switch may generate and send a wake-up signal to the wake-up circuit to cause the wake-up circuit to generate and send a switching signal to the main switch control circuit, which then closes the main switch. If the current of the power stage still exceeds the predetermined threshold after the main switch is closed, the main switch is opened again and the power stage is blocked again.

Vorzugsweise ist das Messmittel als Shunt-Strommesswiderstand ausgebildet ist. Denkbar ist aber auch, dass das Messmittel als Stromsensor, der beispielsweise mit Hall-Sensor ausgerüstet ist, ausgebildet ist.The measuring means is preferably designed as a shunt current measuring resistor. However, it is also conceivable for the measuring device to be in the form of a current sensor, which is equipped with a Hall sensor, for example.

Vorzugsweise umfasst die Überstromschutzschaltung ferner eine Auswerteschaltung, die dazu eingerichtet ist, den vom Messmittel erfassten Strom der Leistungsstufe mit dem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen und ein Offen-Signal an die Hauptschaltersteuerungsschaltung zu senden, wenn der erfasste Strom der Leistungsstufe den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.Preferably, the overcurrent protection circuit further includes an evaluation circuit that is set up to compare the current of the power stage detected by the measuring means with the predetermined threshold value and to send an open signal to the main switch control circuit if the detected current of the power stage exceeds the predetermined threshold value.

Es wird auch ein Managementsystem zur Überwachung und Steuerung einer Gleichspannungsquelle vorgeschlagen. Dabei umfasst das Managementsystem die erfindungsgemäße Überstromschutzschaltung. Das Managementsystem kann beispielsweise ein Batteriemanagementsystem sein. Das Managementsystem kann aber auch ein einem Batteriemanagementsystem übergeordnete Steuerungssystem, wie Beispielsweise ein Steuerungssystem zur Überwachung und Steuerung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, sein.A management system for monitoring and controlling a DC voltage source is also proposed. The management system includes the overcurrent protection circuit according to the invention. The management system can be a battery management system, for example. However, the management system can also be a control system that is superordinate to a battery management system, such as a control system for monitoring and controlling an on-board network of a motor vehicle.

Das Managementsystem ist dabei dazu eingerichtet, die Hauptschaltersteuerungsschaltung so zu steuern, dass diese den Hauptschalter öffnet und dauerhaft in einem Offen-Zustand sperrt, wenn der von dem Messmittel erfasste Strom der Leistungsstufe einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Das Managementsystem ist ferner dazu eingerichtet, die Leistungsstufensteuerungsschaltung so zu steuern, dass diese die Leistungsstufe sperrt, wenn der Strom der Leistungsstufe den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Das Managementsystem ist ferner dazu eingerichtet, die Weckschaltung so zu steuern, dass diese ein Zurücksetzungssignal erzeugt und an die Hauptschaltersteuerungsschaltung und die Leistungssteuerungsschaltung sendet, um den Hauptschalter zu schließen und die Leistungsstufe freizugeben.The management system is set up to control the main switch control circuit in such a way that it opens the main switch and permanently blocks it in an open state when the power stage current detected by the measuring device exceeds a predetermined threshold value. The management system is further configured to control the power stage control circuit to disable the power stage when the current of the power stage exceeds the predetermined threshold. The management system is further configured to control the wake-up circuit to generate and send a reset signal to the main switch control circuit and the power control circuit to close the main switch and enable the power stage.

Ferner wird ein Bordnetz vorgeschlagen. Das Bordnetz umfasst dabei ein erstes Teilnetz, das eine erste Gleichspannungsquelle, eine Leistungsstufe mit mindestens einem ersten elektrischen Verbraucher und eine erfindungsgemäße Überstromschutzschaltung und/oder ein erfindungsgemäßes Managementsystem aufweist.A vehicle electrical system is also proposed. The vehicle electrical system includes a first sub-network, which has a first DC voltage source, a power stage with at least one first electrical load and an overcurrent protection circuit according to the invention and/or a management system according to the invention.

Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Bordnetz ferner ein zweites Teilnetz, das eine zweite Gleichspannungsquelle und mindestens einen zweiten elektrischen Verbraucher aufweist. Das zweite Teilnetz ist dabei über eine Koppeleinheit mit dem ersten Teilnetz elektrisch verbunden. Dabei ist die Koppeleinheit dazu eingerichtet, dem zweiten Teilnetz Energie zu entnehmen und dem ersten Teilnetz zuzuführen. Das zweite Teilnetz kann auch eine erfindungsgemäße Überstromschutzschaltung aufweisen.The vehicle electrical system according to the invention preferably also includes a second sub-system, which has a second DC voltage source and at least one second electrical consumer. The second sub-grid is electrically connected to the first sub-grid via a coupling unit. In this case, the coupling unit is set up to draw energy from the second sub-grid and to supply it to the first sub-grid. The second sub-network can also have an overcurrent protection circuit according to the invention.

Alternativ oder ergänzend kann die Koppeleinheit auch dazu eingerichtet sein, dem ersten Teilnetz Energie zu entnehmen und dem zweiten Teilnetz zuzuführen.Alternatively or additionally, the coupling unit can also be set up to draw energy from the first sub-grid and feed it to the second sub-grid.

Vorzugsweise ist die Koppeleinheit dabei als DC/DC-Wandler, wie beispielsweise Inverswandler (engl.: Buck-Boost Converter) ausgebildet sein. Je nach Auslegung des Bordnetzes ist es aber auch denkbar, dass die Koppeleinheit als Tiefsetzstelle oder Hochsetzsteller ausgebildet ist.The coupling unit is preferably designed as a DC/DC converter, such as an inverse converter (buck-boost converter). Depending on the design of the vehicle electrical system, however, it is also conceivable for the coupling unit to be in the form of a step-down converter or step-up converter.

Vorzugsweise ist das Spannungsniveau des zweiten Teilnetzes höher als das des ersten Teilnetzes. Beispielsweise liegt das Spannungsniveau des zweiten Teilnetzes auf 48 V, während das Spannungsniveau des ersten Teilnetzes auf 12 V liegt. Andere Spannungsniveaus für das erste Teilnetz bzw. das zweite Teilnetz sind auch denkbar. Dabei kann der mindestens eine zweite elektrische Verbraucher beispielsweise als ein Antriebsmotor ausgebildet sein. Der mindestens eine erste elektrische Verbraucher kann dabei beispielsweise als ein Heizsystem ausgebildet sein.The voltage level of the second sub-network is preferably higher than that of the first sub-network z. For example, the voltage level of the second sub-grid is 48 V, while the voltage level of the first sub-grid is 12 V. Other voltage levels for the first sub-grid or the second sub-grid are also conceivable. The at least one second electrical load can be designed as a drive motor, for example. The at least one first electrical load can be designed as a heating system, for example.

Die erste Gleichspannungsquelle kann dabei als Batterie ausgebildet sein, die ein oder mehrere parallel und/oder seriell miteinander geschaltete Batteriemodule aufweist. Bevorzugt umfasst die Batteriemodule dabei jeweils eine oder mehrere parallel und/oder seriell miteinander geschaltete Batteriezellen. Bevorzugt sind die Batteriezellen als Lithium-Ionen-Zellen ausgebildet.The first DC voltage source can be designed as a battery, which has one or more battery modules connected in parallel and/or in series with one another. The battery modules preferably include one or more battery cells connected in parallel and/or in series with one another. The battery cells are preferably designed as lithium-ion cells.

Alternativ kann die erste Gleichspannungsquelle auch als Kondensator, wie beispielsweise Superkondensator oder Hybridkondensator, oder als Brennstoffzelle ausgebildet sein.Alternatively, the first DC voltage source can also be designed as a capacitor, such as a supercapacitor or hybrid capacitor, or as a fuel cell.

Die zweite Gleichspannungsquelle kann dabei ebenfalls als Batterie ausgebildet sein, die ein oder mehrere parallel und/oder seriell miteinander geschaltete Batteriemodule aufweist. Bevorzugt umfasst die Batteriemodule dabei jeweils eine oder mehrere parallel und/oder seriell miteinander geschaltete Batteriezellen. Bevorzugt sind die Batteriezellen als Lithium-Ionen-Zellen ausgebildet.The second DC voltage source can also be designed as a battery, which has one or more battery modules connected in parallel and/or in series with one another. The battery modules preferably include one or more battery cells connected in parallel and/or in series with one another. The battery cells are preferably designed as lithium-ion cells.

Alternativ kann die zweite Gleichspannungsquelle auch als Kondensator, wie beispielsweise Superkondensator oder Hybridkondensator, oder als Brennstoffzelle ausgebildet sein.Alternatively, the second DC voltage source can also be designed as a capacitor, such as a supercapacitor or hybrid capacitor, or as a fuel cell.

Vorzugsweise ist die erste Gleichspannungsquelle als eine 12-V-Batterie ausgebildet, während die zweite Gleichspannungsquelle als eine 48-V-Batterie ausgebildet ist.The first DC voltage source is preferably designed as a 12 V battery, while the second DC voltage source is designed as a 48 V battery.

Die erfindungsgemäße Überstromschutzschaltung, das erfindungsgemäße Managementsystem und das erfindungsgemäße Bordnetz können sowohl bei stationären Anwendungen, wie beispielsweise bei Windkraftanlagen, als auch in Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise in Hybrid- und Elektrofahrzeugen, zum Einsatz kommen.The overcurrent protection circuit according to the invention, the management system according to the invention and the vehicle electrical system according to the invention can be used both in stationary applications, such as in wind turbines, and in motor vehicles, such as in hybrid and electric vehicles.

Es wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das Kraftfahrzeug umfasst dabei das erfindungsgemäße Überstromschutzschaltung und/oder das erfindungsgemäße Managementsystem und/oder das erfindungsgemäße Bordnetz.A motor vehicle is proposed. The motor vehicle includes the overcurrent protection circuit according to the invention and/or the management system according to the invention and/or the vehicle electrical system according to the invention.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Die erfindungsgemäße Überstromschutzschaltung umfasst diskrete Bauteile, die meistens bereits in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs eingesetzt wurden, somit werden die Kosten eines Managementsystems, wie beispielsweise eines Batteriemanagementsystems, und/oder eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs reduziert. Die Kosten können aber weiterhin reduziert werden, wenn das Messmittel zum Erfassen eines Stroms als ein Shunt-Messwiderstand ausgebildet wird.The overcurrent protection circuit according to the invention comprises discrete components that have mostly already been used in an on-board network of a motor vehicle, thus reducing the costs of a management system, such as a battery management system, and/or an on-board network of a motor vehicle. However, the costs can be further reduced if the measuring means for detecting a current is designed as a shunt measuring resistor.

Des Weiteren ist die Strommessung weniger temperaturabhängig und die Genauigkeit des Abschaltschwellenwerts für die Überstromerkennung wird verbessert.Furthermore, the current measurement is less dependent on temperature and the accuracy of the switch-off threshold value for overcurrent detection is improved.

Figurenlistecharacter list

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Blockschaltbildes einer erfindungsgemäßen Überstromschutzschaltung,
  • 2 eine detaillierte schematische Darstellung des Blockschaltbildes der erfindungsgemäßen Überstromschutzschaltung und
  • 3 eine schematische Darstellung eines Blockschaltbildes eines erfindungsgemäßen Bordnetzes.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a block diagram of an overcurrent protection circuit according to the invention,
  • 2 a detailed schematic representation of the block diagram of the overcurrent protection circuit according to the invention and
  • 3 a schematic representation of a block diagram of a vehicle electrical system according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference symbols, with a repeated description of these elements being dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaltbildes einer erfindungsgemäßen Überstromschutzschaltung 100 eines Bordnetzes 200. Die Überstromschutzschaltung 100 umfasst dabei einen Hauptschalter 20 zur elektrischen Verbindung einer Gleichspannungsquelle 10 mit einer Leistungsstufe 40 mit einem elektrischen Verbraucher 402, eine Hauptschaltersteuerungsschaltung 22 zum Schließen und Öffnen des Hauptschalters 20, eine Leistungsstufensteuerungsschaltung 42 zur Überwachung und Steuerung der Leistungsstufe 40. Die Leistungsstufe 40 kann ferner einen Spannungswandler 44 und eine Logiksteuerungsschaltung 46 (siehe 2) aufweisen, deren Strom auch überwachtet werden. Die Leistungsstufensteuerungsschaltung 42 dient dabei als ein weiteres Messmittel zur Überwachung des Stroms der Leistungsstufe 40. Die Überstromschutzschaltung 100 umfasst ferner ein Messmittel 24, das dazu eingerichtet ist, ein Strom der Leistungsstufe 40 bzw. des Spannungswandlers 44 sowie der Logiksteuerungsschaltung 46 zu erfassen, und eine Weckschaltung 26, die dazu eingerichtet ist, auf ein Wecksignal 262 hin ein Schaltsignal 263 zu erzeugen, um den Hauptschalter 20 zu schließen. 1 shows a schematic representation of a block diagram of an overcurrent protection circuit 100 according to the invention of a vehicle electrical system 200. The overcurrent protection circuit 100 comprises a main switch 20 for the electrical connection of a DC voltage source 10 with a power stage 40 with an electrical consumer 402, a main switch control circuit 22 for closing and opening the main switch 20, a Power stage control circuitry 42 for monitoring and controlling the power stage 40. The power stage 40 may further include a voltage converter 44 and a logic control circuit 46 (see 2 ) have, whose stream also be monitored. The power stage control circuit 42 serves as a further measuring means for monitoring the current of the power stage 40. The overcurrent protection circuit 100 also includes a measuring means 24, which is set up to detect a current of the power stage 40 or the voltage converter 44 and the logic control circuit 46, and a Wake-up circuit 26, which is set up to generate a switching signal 263 in response to a wake-up signal 262 in order to close the main switch 20.

Die Gleichspannungsquelle 10 kann dabei als Batterie ausgebildet sein, die ein oder mehrere parallel und/oder seriell miteinander geschaltete Batteriemodule aufweist. Bevorzugt umfasst die Batteriemodule dabei jeweils eine oder mehrere parallel und/oder seriell miteinander geschaltete Batteriezellen. Bevorzugt sind die Batteriezellen als Lithium-Ionen-Zellen ausgebildet.The DC voltage source 10 can be designed as a battery, which has one or more battery modules connected in parallel and/or in series with one another. The battery modules preferably include one or more battery cells connected in parallel and/or in series with one another. The battery cells are preferably designed as lithium-ion cells.

Alternativ kann die Gleichspannungsquelle 10 auch als Kondensator, wie beispielsweise Superkondensator oder Hybridkondensator, oder als Brennstoffzelle ausgebildet sein.Alternatively, the DC voltage source 10 can also be designed as a capacitor, such as a supercapacitor or hybrid capacitor, or as a fuel cell.

Mittels des Hauptschalters 20 kann die Gleichspannungsquelle 10 elektrisch mit der Leistungsstufe 40 verbunden, sowie von der Leistungsstufe 40 getrennt werden. Der Hauptschalter 20 kann dabei als Halbleiterschalter oder mechanisches Relais ausgebildet sein. Um einen hohen Strom abzuschalten, kann der Hauptschalter 20 mehrere parallel miteinander geschaltete Halbleiterschalter umfassen.The DC voltage source 10 can be electrically connected to the power stage 40 and also separated from the power stage 40 by means of the main switch 20 . The main switch 20 can be designed as a semiconductor switch or a mechanical relay. In order to turn off a high current, the main switch 20 can comprise a plurality of semiconductor switches connected in parallel with one another.

Die Überstromschutzschaltung 100 umfasst ferner eine Auswerteschaltung 30, die dazu eingerichtet ist, den vom Messmittel 24 erfassten Strom der Leistungsstufe 40 mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen und ein Offen-Signal 38 an die Hauptschaltersteuerungsschaltung 22 zu senden, wenn der erfasste Strom der Leistungsstufe 40 den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Die Auswerteschaltung 30 kann ein erstes Auffangregister 36 (siehe 2) aufweisen.The overcurrent protection circuit 100 also includes an evaluation circuit 30, which is set up to compare the current of the power stage 40 detected by the measuring means 24 with a predetermined threshold value and to send an open signal 38 to the main switch control circuit 22 if the detected current of the power stage 40 exceeds the specified threshold. The evaluation circuit 30 can have a first catch register 36 (see 2 ) exhibit.

Die Hauptschaltersteuerungsschaltung 22 ist dazu eingerichtet, den Hauptschalter 20 auf das Offen-Signal 38 hin zu öffnen, wenn der von dem Messmittel 24 erfasste Strom der Leistungsstufe 40 bzw. des Spannungswandlers 44 sowie der Logiksteuerungsschaltung 46 einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Dabei ist die Leistungsstufensteuerungsschaltung 42 dazu eingerichtet, die Leistungsstufe 40 zu sperren, wenn der Strom der Leistungsstufe 40 bzw. des Spannungswandlers 44 sowie der Logiksteuerungsschaltung 46 den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Die Weckschaltung 26 ist dabei dazu eingerichtet, ein Zurücksetzungssignal 264 zur Zurücksetzung des Hauptschalters 20 und der Leistungsstufensteuerungsschaltung 42 zu erzeugen.The main switch control circuit 22 is set up to open the main switch 20 in response to the open signal 38 when the current of the power stage 40 or of the voltage converter 44 and of the logic control circuit 46 detected by the measuring means 24 exceeds a predetermined threshold value. In this case, the power stage control circuit 42 is set up to block the power stage 40 if the current of the power stage 40 or of the voltage converter 44 and of the logic control circuit 46 exceeds the predefined threshold value. In this case, the wake-up circuit 26 is set up to generate a reset signal 264 for resetting the main switch 20 and the power stage control circuit 42 .

Dabei wird ein Sicherzustand des Bordnetzes 200 in Fehlerfällen gewährleistet. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei einem Überstrom der Leistungsstufe 40 bzw. des Spannungswandlers 44 sowie der Logiksteuerungsschaltung 46 der Hauptschalter 20 geöffnet wird und die Leistungsstufe 40 auch gesperrt wird. Die Leistungsstufensteuerungsschaltung 42 kann dabei ein Überstromsignal erzeugt und an ein zweites Auffangregister 48 sendet, um die Leistungsstufe 40 zu sperren.In this way, a safe state of the vehicle electrical system 200 is ensured in the event of errors. This can be done, for example, by opening the main switch 20 and blocking the power stage 40 in the event of an overcurrent in the power stage 40 or the voltage converter 44 and the logic control circuit 46 . The power stage control circuit 42 can thereby generate an overcurrent signal and send it to a second latch 48 in order to disable the power stage 40 .

Der Hauptschalter 20 und die Leistungsstufensteuerungsschaltung 42 bleiben dabei deaktiviert, bis ein Zurücksetzungssignal 264 zur Zurücksetzung des Hauptschalters 20 und der Leistungsstufensteuerungsschaltung 42 durch die Weckschaltung 26 erzeugt wird und an das erste sowie das zweite Auffangregister 36, 48 gesendet wird. Das Zurücksetzungssignal 264 kann beispielsweise auf ein Öffnen bzw. Ausschalten einer T15-Klemme 14 (siehe 2), die einen Zündschalter des Bordnetzes 200 bzw. des Fahrzeugs darstellt, hin erzeugt werden. Durch das Schließen bzw. Einschalten der T15-Klemme 14 nach der Zurücksetzung wird der Hauptschalter 20 geschlossen und die Leistungsstufensteuerungsschaltung 42 wird in einen normalen Betriebszustand versetzt. Das Schließen bzw. Einschalten der T15-Klemme 14 kann das Wecksignal 262 erzeugen und an die Weckschaltung 26 senden, um die Weckschaltung 26 zu veranlassen, ein Schaltsignal 263 zu erzeugen und an die Hauptschaltersteuerungsschaltung 22 zu senden, welche dann den Hauptschalter 20 schließt. Wenn der Strom der Leistungsstufe 40 bzw. des Spannungswandler 44 sowie der Logiksteuerungsschaltung 46 nach dem Schließen des Hauptschalters 20 den vorgegebenen Schwellenwert immer noch überschreitet, wird der Hauptschalter 20 wieder geöffnet und die Leistungsstufe 40 wird wieder gesperrt.The main switch 20 and the power stage control circuit 42 remain deactivated until a reset signal 264 for resetting the main switch 20 and the power stage control circuit 42 is generated by the wake-up circuit 26 and sent to the first and second latches 36, 48. The reset signal 264 can, for example, respond to an opening or switching off of a T15 clamp 14 (see 2 ), which represents an ignition switch of the vehicle electrical system 200 or of the vehicle, are generated. Closing or turning on the T15 terminal 14 after the reset closes the main switch 20 and places the power stage control circuit 42 in a normal operating state. Closing or turning on the T15 terminal 14 may generate and send the wake-up signal 262 to the wake-up circuit 26 to cause the wake-up circuit 26 to generate and send a switching signal 263 to the main switch control circuit 22 which then closes the main switch 20 . If the current of the power stage 40 or the voltage converter 44 and the logic control circuit 46 still exceeds the predetermined threshold value after the main switch 20 has been closed, the main switch 20 is opened again and the power stage 40 is blocked again.

Vorzugsweise ist das Messmittel 24 als Shunt-Strommesswiderstand ausgebildet ist. Denkbar ist aber auch, dass das Messmittel 24 als Stromsensor, der beispielsweise mit Hall-Sensor ausgerüstet ist, ausgebildet ist.The measuring means 24 is preferably designed as a shunt current measuring resistor. However, it is also conceivable for the measuring means 24 to be in the form of a current sensor, which is equipped with a Hall sensor, for example.

2 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung des in 1 schematisch dargestellten Blockschaltbildes der erfindungsgemäßen Überstromschutzschaltung 100 des Bordnetzes 200. 2 shows a detailed schematic representation of the in 1 schematically illustrated block diagram of the overcurrent protection circuit 100 according to the invention of the vehicle electrical system 200.

In 2 ist der Hauptschalter 20 als ein MOSFET ausgebildet und das Messmittel 24 ist als Shunt-Messwiderstand ausgebildet. Die Gleichspannungsquelle 10 ist dabei als eine Batterie ausgebildet. Die Weckschaltung 26 ist dabei mit einem sogenannten T15-Klemme 14 verbunden. Die T15-Klemme 14 ist ein Zündstartschalter, der beim Starten des Bordnetzes 200 bzw. des Kraftfahrzeugs geschlossen bzw. eingeschaltet ist. Das Bordnetz 200 gemäß 2 umfasst ferner einen Eingangsfilter 12, das eine erste Diode 121 und einen ersten Kondensator 122 umfasst. Des Weiteren umfasst das Bordnetz 200 einen zweiten Kondensator 28, der als Pufferkondensator dient.In 2 the main switch 20 is designed as a MOSFET and the measuring means 24 is designed as a shunt measuring resistor. The DC voltage source 10 is designed as a battery de. The wake-up circuit 26 is connected to what is known as a T15 terminal 14 . The T15 terminal 14 is an ignition switch that is closed or switched on when the vehicle electrical system 200 or the motor vehicle is started. The vehicle electrical system 200 according to 2 further includes an input filter 12 which includes a first diode 121 and a first capacitor 122 . Furthermore, the vehicle electrical system 200 includes a second capacitor 28, which serves as a buffer capacitor.

Vorliegend in 2 umfasst die Auswerteschaltung 30 einen Signalverstärker 32, einen Komparator 34 und ein erstes Auffangregister 36. Die Überstromschutzschaltung 100 umfasst ferner eine Referenzschaltung 50 zum Erzeugen eines Referenzsignals 56. Die Referenzschaltung 50 umfasst dabei einen Widerstand 52 und eine zweite Diode 54. Das Referenzsignal 56 stellt den vorgegebenen Schwellenwert dar und wird an den Komparator 34 übermittelt und mit dem vom Messmittel 24 erfassten Strom der Leistungsstufe 40 verglichen.Present in 2 includes the evaluation circuit 30 a signal amplifier 32, a comparator 34 and a first latch 36. The overcurrent protection circuit 100 also includes a reference circuit 50 for generating a reference signal 56. The reference circuit 50 includes a resistor 52 and a second diode 54. The reference signal 56 represents the specified threshold value and is transmitted to the comparator 34 and compared with the current of the power stage 40 detected by the measuring means 24 .

Die Überstromschutzschaltung 100 umfasst ferner einen Spannungswandler 44, eine Logiksteuerungsschaltung 46 und ein zweites Auffangregister 48, die elektrisch mit dem Leistungsstufensteuerungsschaltung 42 verbunden sind.The overcurrent protection circuit 100 further includes a voltage converter 44, a logic control circuit 46, and a second latch 48 electrically connected to the power stage control circuit 42. As shown in FIG.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaltbildes eines erfindungsgemäßen Bordnetzes 200. 3 shows a schematic representation of a block diagram of a vehicle electrical system 200 according to the invention.

Das Bordnetz 200 umfasst dabei ein erstes Teilnetz 210 mit einer ersten Gleichspannungsquelle 212, einer Leistungsstufe 40 mit mehreren ersten elektrischen Verbrauchern 214 und einer erfindungsgemäßen Überstromschutzschaltung 100.Vehicle electrical system 200 includes a first sub-system 210 with a first DC voltage source 212, a power stage 40 with a plurality of first electrical consumers 214, and an overcurrent protection circuit 100 according to the invention.

Die erste Gleichspannungsquelle 212 ist vorliegend in 3 als Batterie ausgebildet, die ein oder mehrere parallel und/oder seriell miteinander geschaltete Batteriemodule aufweisen kann. Bevorzugt umfasst die Batteriemodule dabei jeweils eine oder mehrere parallel und/oder seriell miteinander geschaltete Batteriezellen. Bevorzugt sind die Batteriezellen als Lithium-Ionen-Zellen ausgebildet.The first DC voltage source 212 is present in 3 designed as a battery, which can have one or more battery modules connected in parallel and/or in series with one another. The battery modules preferably include one or more battery cells connected in parallel and/or in series with one another. The battery cells are preferably designed as lithium-ion cells.

Alternativ kann die erste Gleichspannungsquelle 212 auch als Kondensator, wie beispielsweise Superkondensator oder Hybridkondensator, oder als Brennstoffzelle ausgebildet sein.Alternatively, the first DC voltage source 212 can also be designed as a capacitor, such as a supercapacitor or hybrid capacitor, or as a fuel cell.

Die mehreren ersten elektrischen Verbraucher 214 sind vorliegend in 3 jeweils als ein elektrischer Widerstand dargestellt.The plurality of first electrical loads 214 are present in 3 each represented as an electrical resistance.

Das Bordnetz 200 umfasst ferner ein zweites Teilnetz 220 mit einer zweiten Gleichspannungsquelle 222 und mehreren zweiten elektrischen Verbrauchern 224. Das Bordnetz 200 umfasst auch eine Koppeleinheit 230, über die das zweite Teilnetz 220 elektrisch mit dem ersten Teilnetz 210 verbunden ist.The vehicle electrical system 200 also includes a second sub-network 220 with a second DC voltage source 222 and a plurality of second electrical consumers 224. The vehicle electrical system 200 also includes a coupling unit 230, via which the second sub-network 220 is electrically connected to the first sub-network 210.

Die zweite Gleichspannungsquelle 222 ist vorliegend in 3 ebenfalls als Batterie ausgebildet, die ein oder mehrere parallel und/oder seriell miteinander geschaltete Batteriemodule aufweisen kann. Bevorzugt umfasst die Batteriemodule dabei jeweils eine oder mehrere parallel und/oder seriell miteinander geschaltete Batteriezellen. Bevorzugt sind die Batteriezellen als Lithium-Ionen-Zellen ausgebildet.The second DC voltage source 222 is present in 3 also designed as a battery, which can have one or more battery modules connected in parallel and/or in series with one another. The battery modules preferably include one or more battery cells connected in parallel and/or in series with one another. The battery cells are preferably designed as lithium-ion cells.

Alternativ kann die zweite Gleichspannungsquelle 222 auch als Kondensator, wie beispielsweise Superkondensator oder Hybridkondensator, oder als Brennstoffzelle ausgebildet sein.Alternatively, the second DC voltage source 222 can also be designed as a capacitor, such as a supercapacitor or hybrid capacitor, or as a fuel cell.

Die mehreren zweiten elektrischen Verbraucher 224 sind vorliegend in 3 ebenfalls jeweils als ein elektrischer Widerstand dargestellt.The plurality of second electrical loads 224 are present in 3 also represented in each case as an electrical resistance.

Die Koppeleinheit 230 ist dabei eingerichtet, dem zweiten Teilnetz 220 Energie zu entnehmen und dem ersten Teilnetz 210 zuzuführen. Die Koppeleinheit 230 kann ferner eingerichtet sein, dem ersten Teilnetz 210 Energie zu entnehmen und dem zweiten Teilnetz 220 zuzuführen.In this case, the coupling unit 230 is set up to draw energy from the second sub-grid 220 and to supply it to the first sub-grid 210 . The coupling unit 230 can also be set up to draw energy from the first sub-grid 210 and to feed it to the second sub-grid 220 .

Die Koppeleinheit 230 kann dabei als DC/DC-Wandler, wie beispielsweise Inverswandler ausgebildet sein. Je nach Auslegung des Bordnetzes 200 ist es aber auch denkbar, dass die Koppeleinheit 230 als Tiefsetzstelle oder Hochsetzsteller ausgebildet ist.The coupling unit 230 can be designed as a DC/DC converter, such as an inverse converter. Depending on the design of vehicle electrical system 200, however, it is also conceivable for coupling unit 230 to be in the form of a step-down converter or step-up converter.

Vorzugsweise ist das Spannungsniveau des zweiten Teilnetzes 220 höher als das des ersten Teilnetzes 210. Beispielsweise liegt das Spannungsniveau des zweiten Teilnetzes 220 auf 48 V, während das Spannungsniveau des ersten Teilnetzes 210 auf 12 V liegt. Andere Spannungsniveaus für das erste Teilnetz 210 bzw. das zweite Teilnetz 220 sind auch denkbar. Dabei können die mehreren zweiten elektrischen Verbraucher 224 jeweils als ein Antriebsmotor ausgebildet sein. Die mehreren ersten elektrischen Verbraucher 214 kann dabei beispielsweise als Heizsysteme, Lampen, usw., ausgebildet sein.The voltage level of the second sub-grid 220 is preferably higher than that of the first sub-grid 210. For example, the voltage level of the second sub-grid 220 is 48 V, while the voltage level of the first sub-grid 210 is 12 V. Other voltage levels for the first sub-grid 210 and the second sub-grid 220 are also conceivable. In this case, the plurality of second electrical consumers 224 can each be in the form of a drive motor. The plurality of first electrical loads 214 can be embodied as heating systems, lamps, etc., for example.

Vorzugsweise ist die erste Gleichspannungsquelle 212 als eine 12-V-Batterie ausgebildet, während die zweite Gleichspannungsquelle 222 als eine 48-V-Batterie ausgebildet ist.The first DC voltage source 212 is preferably in the form of a 12 V battery, while the second DC voltage source 222 is in the form of a 48 V battery.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the exemplary embodiments described here and the aspects highlighted therein. Rather, it is within the scope defined by the claims a large number of modifications are possible, which are within the scope of professional action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Claims (10)

Überstromschutzschaltung (100) eines Bordnetzes (200), umfassend einen Hauptschalter (20) zur elektrischen Verbindung einer Gleichspannungsquelle (10) mit einer Leistungsstufe (40) mit mindestens einem elektrischen Verbraucher (402), eine Hauptschaltersteuerungsschaltung (22) zum Schließen und Öffnen des Hauptschalters (20), eine Leistungsstufensteuerungsschaltung (42) zur Überwachung und Steuerung der Leistungsstufe (40), ein Messmittel (24) zum Erfassen eines Stroms der Leistungsstufe (40) und eine Weckschaltung (26) zum Erzeugen eines Schaltsignals (263), dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschaltersteuerungsschaltung (22) dazu eingerichtet ist, den Hauptschalter (20) auf ein Offen-Signal (38) hin zu öffnen, wenn der von dem Messmittel (24) erfasste Strom der Leistungsstufe (40) einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wobei die Leistungsstufensteuerungsschaltung (42) dazu eingerichtet ist, die Leistungsstufe (40) zu sperren, wenn der Strom der Leistungsstufe (40) den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und wobei die Weckschaltung (26) dazu eingerichtet ist, ein Zurücksetzungssignal (264) zur Zurücksetzung des Hauptschalters (20) und der Leistungsstufensteuerungsschaltung (42) zu erzeugen, und nach der Zurücksetzung auf ein Wecksignal (262) hin ein Schaltsignal (263) zu erzeugen, um den Hauptschalter (20) wieder zu schließen.Overcurrent protection circuit (100) of a vehicle electrical system (200), comprising a main switch (20) for electrically connecting a DC voltage source (10) to a power stage (40) with at least one electrical consumer (402), a main switch control circuit (22) for closing and opening the main switch (20), a power stage control circuit (42) for monitoring and controlling the power stage (40), a measuring device (24) for detecting a current of the power stage (40) and a wake-up circuit (26) for generating a switching signal (263), characterized in that that the main switch control circuit (22) is set up to open the main switch (20) in response to an open signal (38) when the current of the power stage (40) detected by the measuring means (24) exceeds a predetermined threshold value, the power stage control circuit (42) is set up to block the power stage (40) when the power of the power stage (40) the vorg exceeds a given threshold value, and wherein the wake-up circuit (26) is arranged to generate a reset signal (264) for resetting the main switch (20) and the power stage control circuit (42), and after the reset, in response to a wake-up signal (262), a switching signal ( 263) to close the main switch (20) again. Überstromschutzschaltung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmittel (24) als Shunt-Strommesswiderstand ausgebildet ist.Overcurrent protection circuit (100) after claim 1 , characterized in that the measuring means (24) is designed as a shunt current measuring resistor. Überstromschutzschaltung (100) nach Anspruch 1 oder 2, umfassend ferner eine Auswerteschaltung (30), die dazu eingerichtet ist, den vom Messmittel (24) erfassten Strom der Leistungsstufe (40) mit dem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen und ein Offen-Signal (38) an die Hauptschaltersteuerungsschaltung (22) zu senden, wenn der erfasste Strom der Leistungsstufe (40) den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.Overcurrent protection circuit (100) after claim 1 or 2 , further comprising an evaluation circuit (30) which is set up to compare the current of the power stage (40) detected by the measuring means (24) with the predetermined threshold value and to send an open signal (38) to the main switch control circuit (22), when the sensed current of the power stage (40) exceeds the predetermined threshold. Managementsystem zur Überwachung und Steuerung einer Gleichspannungsquelle (10), umfassend eine Überstromschutzschaltung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3.Management system for monitoring and controlling a DC voltage source (10), comprising an overcurrent protection circuit (100) according to one of Claims 1 until 3 . Bordnetz (200) umfassend ein erstes Teilnetz (210), das eine erste Gleichspannungsquelle (212) eine Leistungsstufe (40) mit mindestens einem ersten elektrischen Verbraucher (214) und eine Überstromschutzschaltung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und/oder ein Managementsystem nach Anspruch 4 aufweist.Vehicle electrical system (200) comprising a first sub-network (210) which has a first DC voltage source (212), a power stage (40) with at least one first electrical consumer (214) and an overcurrent protection circuit (100) according to one of Claims 1 until 3 and/or a management system claim 4 having. Bordnetz (200) nach Anspruch 5, umfassend ferner ein zweites Teilnetz (220), das eine zweite Gleichspannungsquelle (222) und mindestens einen zweiten elektrischen Verbraucher (224) aufweist, wobei das zweite Teilnetz (220) über eine Koppeleinheit (230) mit dem ersten Teilnetz (210) elektrisch verbunden ist, und wobei die Koppeleinheit (230) dazu eingerichtet ist, dem zweiten Teilnetz (220) Energie zu entnehmen und dem ersten Teilnetz (210) zuzuführen und/oder dem ersten Teilnetz (210) Energie zu entnehmen und dem zweiten Teilnetz (220) zuzuführen.electrical system (200) according to claim 5 , further comprising a second sub-grid (220), which has a second DC voltage source (222) and at least one second electrical load (224), wherein the second sub-grid (220) is electrically connected to the first sub-grid (210) via a coupling unit (230). and wherein the coupling unit (230) is set up to draw energy from the second sub-grid (220) and to feed it to the first sub-grid (210) and/or to draw energy from the first sub-grid (210) and to feed it to the second sub-grid (220). . Bordnetz (200) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungsniveau des zweiten Teilnetzes (220) höher ist als das des ersten Teilnetzes (210).electrical system (200) according to claim 5 or 6 , characterized in that the voltage level of the second sub-grid (220) is higher than that of the first sub-grid (210). Bordnetz (200) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gleichspannungsquelle (212) als Kondensator, Batterie oder Brennstoffzelle ausgebildet ist.Electrical system (200) according to one of Claims 5 until 7 , characterized in that the first DC voltage source (212) is designed as a capacitor, battery or fuel cell. Bordnetz (200) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gleichspannungsquelle (222) als Kondensator, Batterie oder Brennstoffzelle ausgebildet ist.Electrical system (200) according to one of Claims 5 until 8th , characterized in that the second DC voltage source (222) is designed as a capacitor, battery or fuel cell. Kraftfahrzeug, umfassend eine Überstromschutzschaltung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und/oder ein Managementsystem nach Anspruch 4 und/oder ein Bordnetz (200) nach einem der Ansprüche 5 bis 9.Motor vehicle, comprising an overcurrent protection circuit (100) according to one of Claims 1 until 3 and/or a management system claim 4 and / or a vehicle electrical system (200) according to one of Claims 5 until 9 .
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